Astrometría
La astrometría es una rama de la astronomía que implica mediciones precisas de las posiciones y movimientos de las estrellas y otros cuerpos celestes. Proporciona la cinemática y el origen físico del Sistema Solar y esta galaxia, la Vía Láctea.
Historia
La historia de la astrometría está vinculada a la historia de los catálogos de estrellas, que dieron a los astrónomos puntos de referencia para los objetos en el cielo para que pudieran seguir sus movimientos. Esto se remonta a Hipparchus, quien alrededor del 190 a. C. usó el catálogo de sus predecesores Timocharis y Aristillus para descubrir la precesión de la Tierra. Al hacerlo, también desarrolló la escala de brillo que todavía se usa en la actualidad. Hipparchus compiló un catálogo con al menos 850 estrellas y sus posiciones. El sucesor de Hipparchus, Ptolomeo, incluyó un catálogo de 1.022 estrellas en su obra el Almagest, dando su ubicación, coordenadas y brillo.
En el siglo X, Abd al-Rahman al-Sufi llevó a cabo observaciones sobre las estrellas y describió sus posiciones, magnitudes y color de estrellas; además, proporcionó dibujos para cada constelación, que se muestran en su Libro de estrellas fijas. Ibn Yunus observó más de 10.000 entradas para la posición del Sol durante muchos años utilizando un gran astrolabio con un diámetro de casi 1,4 metros. Sus observaciones sobre los eclipses todavía se utilizaron siglos después en las investigaciones de Simon Newcomb sobre el movimiento de la Luna, mientras que sus otras observaciones de los movimientos de los planetas Júpiter y Saturno inspiraron la Oblicuidad de la eclíptica de Laplace. y Desigualdades de Júpiter y Saturno. En el siglo XV, el astrónomo timúrida Ulugh Beg compiló el Zij-i-Sultani, en el que catalogó 1.019 estrellas. Al igual que los catálogos anteriores de Hiparco y Ptolomeo, se estima que el catálogo de Ulugh Beg tuvo una precisión de aproximadamente 20 minutos de arco.
En el siglo XVI, Tycho Brahe usó instrumentos mejorados, incluidos grandes instrumentos murales, para medir las posiciones de las estrellas con mayor precisión que antes, con una precisión de 15 a 35 segundos de arco. Taqi al-Din midió la ascensión recta de las estrellas en el Observatorio de Constantinopla de Taqi ad-Din utilizando el "reloj de observación" el inventó. Cuando los telescopios se volvieron comunes, los círculos de ajuste aceleraron las mediciones
James Bradley intentó por primera vez medir las paralajes estelares en 1729. El movimiento estelar resultó demasiado insignificante para su telescopio, pero en su lugar descubrió la aberración de la luz y la nutación del eje de la Tierra. Su catalogación de 3222 estrellas fue refinada en 1807 por Friedrich Bessel, el padre de la astrometría moderna. Hizo la primera medición de paralaje estelar: 0,3 segundos de arco para la estrella binaria 61 Cygni.
Al ser muy difícil de medir, solo se habían obtenido unas 60 paralajes estelares a finales del siglo XIX, principalmente mediante el uso del micrómetro filar. Los astrógrafos que usaban placas fotográficas astronómicas aceleraron el proceso a principios del siglo XX. Las máquinas automáticas de medición de placas y la tecnología informática más sofisticada de la década de 1960 permitieron una compilación más eficiente de los catálogos de estrellas. Iniciado a fines del siglo XIX, el proyecto Carte du Ciel para mejorar el mapeo de estrellas no pudo terminarse, pero convirtió a la fotografía en una técnica común para la astrometría. En la década de 1980, los dispositivos de carga acoplada (CCD) reemplazaron las placas fotográficas y redujeron las incertidumbres ópticas a un milisegundo de arco. Esta tecnología hizo que la astrometría fuera menos costosa, abriendo el campo a una audiencia amateur.
En 1989, el satélite Hipparcos de la Agencia Espacial Europea puso en órbita la astrometría, donde podría verse menos afectada por las fuerzas mecánicas de la Tierra y las distorsiones ópticas de su atmósfera. Operado desde 1989 hasta 1993, Hipparcos midió ángulos grandes y pequeños en el cielo con mucha mayor precisión que cualquier telescopio óptico anterior. Durante su ejecución de 4 años, se determinaron las posiciones, paralajes y movimientos propios de 118.218 estrellas con un grado de precisión sin precedentes. Un nuevo "catálogo de Tycho" reunió una base de datos de 1.058.332 estrellas con una precisión de 20-30 mas (miliarcosegundos). Se compilaron catálogos adicionales para las 23.882 estrellas dobles y múltiples y las 11.597 estrellas variables también analizadas durante la misión Hipparcos. En 2013 se lanzó el satélite Gaia y se mejoró la precisión de Hipparcos. La precisión se mejoró en un factor de 100 y permitió el mapeo de mil millones de estrellas. Hoy en día, el catálogo que se usa con más frecuencia es USNO-B1.0, un catálogo de todo el cielo que rastrea los movimientos propios, las posiciones, las magnitudes y otras características de más de mil millones de objetos estelares. Durante los últimos 50 años, se utilizaron 7435 placas de cámara Schmidt para completar varios estudios del cielo que hacen que los datos en USNO-B1.0 tengan una precisión de 0,2 segundos de arco.
Aplicaciones
Además de la función fundamental de proporcionar a los astrónomos un marco de referencia para informar sus observaciones, la astrometría también es fundamental para campos como la mecánica celeste, la dinámica estelar y la astronomía galáctica. En la astronomía observacional, las técnicas astrométricas ayudan a identificar objetos estelares por sus movimientos únicos. Es fundamental para mantener el tiempo, ya que UTC es esencialmente el tiempo atómico sincronizado con la rotación de la Tierra por medio de observaciones astronómicas exactas. La astrometría es un paso importante en la escala de distancia cósmica porque establece estimaciones de distancia de paralaje para estrellas en la Vía Láctea.
La astrometría también se ha utilizado para respaldar afirmaciones de detección de planetas extrasolares al medir el desplazamiento que los planetas propuestos causan en la posición aparente de su estrella madre en el cielo, debido a su órbita mutua alrededor del centro de masa del sistema.. La astrometría es más precisa en misiones espaciales que no se ven afectadas por los efectos distorsionadores de la atmósfera terrestre. La misión de interferometría espacial planificada por la NASA (SIM PlanetQuest) (ahora cancelada) consistía en utilizar técnicas astrométricas para detectar planetas terrestres que orbitan alrededor de 200 de las estrellas de tipo solar más cercanas. La Misión Gaia de la Agencia Espacial Europea, lanzada en 2013, aplica técnicas astrométricas en su censo estelar. Además de la detección de exoplanetas, también se puede utilizar para determinar su masa.
Los astrofísicos utilizan medidas astrométricas para restringir ciertos modelos en la mecánica celeste. Al medir las velocidades de los púlsares, es posible poner un límite a la asimetría de las explosiones de supernovas. Además, los resultados astrométricos se utilizan para determinar la distribución de la materia oscura en la galaxia.
Los astrónomos utilizan técnicas astrométricas para el seguimiento de objetos cercanos a la Tierra. La astrometría es responsable de la detección de muchos objetos del Sistema Solar que baten récords. Para encontrar tales objetos astrométricamente, los astrónomos usan telescopios para inspeccionar el cielo y cámaras de gran área para tomar fotografías en varios intervalos determinados. Al estudiar estas imágenes, pueden detectar objetos del Sistema Solar por sus movimientos en relación con las estrellas de fondo, que permanecen fijas. Una vez que se observa un movimiento por unidad de tiempo, los astrónomos compensan el paralaje causado por el movimiento de la Tierra durante este tiempo y se calcula la distancia heliocéntrica a este objeto. Usando esta distancia y otras fotografías, se puede obtener más información sobre el objeto, incluidos sus elementos orbitales.
50000 Quaoar y 90377 Sedna son dos objetos del Sistema Solar descubiertos de esta manera por Michael E. Brown y otros en Caltech utilizando el telescopio Samuel Oschin del Observatorio Palomar de 48 pulgadas (1,2 m) y el telescopio grande Palomar-Quest -cámara CCD de área. La capacidad de los astrónomos para rastrear las posiciones y movimientos de tales cuerpos celestes es crucial para la comprensión del Sistema Solar y su pasado, presente y futuro interrelacionado con otros en el Universo.
Estadísticas
Un aspecto fundamental de la astrometría es la corrección de errores. Varios factores introducen errores en la medición de las posiciones estelares, incluidas las condiciones atmosféricas, las imperfecciones en los instrumentos y los errores del observador o de los instrumentos de medición. Muchos de estos errores pueden reducirse mediante diversas técnicas, como por ejemplo mediante mejoras en los instrumentos y compensaciones de los datos. Luego, los resultados se analizan utilizando métodos estadísticos para calcular estimaciones de datos y rangos de error.
Programas de ordenador
- XParallax viu (Solicitud gratuita para Windows)
- Astrometrica (Aplicación para Windows)
- Astrometría.net (Astrometría ciega en línea)
En la ficción
- In Star Trek: Voyager, el Astrométricas El laboratorio es el set para varias escenas.
- En 2004, serie de televisión Battlestar Galactica un laboratorio astrométrico se declara en diálogo varias veces.